西部陸海新通道區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境耦合協(xié)調(diào)發(fā)展及障礙度研究

肖 紅，胡宇航，王孝坤，龔恒娟

（1.重慶交通大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，重慶 400064；2.大連交通大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，遼寧 大連 116000；3.大連交通大學(xué) “一帶一路”交通互聯(lián)互通與人文交流研究院，遼寧 大連 116000)

0 引言

西部陸海新通道是中新(重慶)戰(zhàn)略性互聯(lián)互通示范項目的重要組成部分，北接絲綢之路經(jīng)濟帶，南連21 世紀海上絲綢之路，是我國西部城市與國際交流的新橋梁。隨著2019 年《西部陸海新通道總體規(guī)劃》[1]印發(fā)，西部陸海新通道建設(shè)成為國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略，其主要利用鐵路、公路、水運、航空等多種運輸方式，通達我國各省市與新加坡及東盟的物流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。西部陸海新通道作為連接中國與東盟的重要通道，覆蓋重慶、四川、貴州、廣西等眾多省(區(qū)市)。社會經(jīng)濟與交通運輸?shù)陌l(fā)展，不可避免地會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，因此在經(jīng)濟建設(shè)與交通建設(shè)的同時，要保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。為實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，發(fā)揮三者的協(xié)同效應(yīng)，需要避免交通運輸過度發(fā)展帶來的負外部性，從而實現(xiàn)三者的可持續(xù)發(fā)展。

耦合協(xié)調(diào)度是物理學(xué)概念，表示系統(tǒng)之間相互作用、相互影響的動態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以表征各功能之間是在高水平上相互促進還是低水平上相互制約。早期對耦合協(xié)調(diào)度的研究通常選取經(jīng)濟、交通、城鎮(zhèn)化、旅游業(yè)及城市建設(shè)等兩兩系統(tǒng)交互耦合[2-4]，且研究集中于省市內(nèi)部耦合研究、通道建設(shè)研究以及城市群發(fā)展研究。潘振興、張誠等[5-6]對鐵路運輸與經(jīng)濟進行了協(xié)調(diào)性評價；蔣慧峰[7]將公路、鐵路、水運、民航看作整體，系統(tǒng)性地對交通運輸和區(qū)域經(jīng)濟進行了耦合研究；張志俊等[8]對公路運輸與GDP 進行了耦合協(xié)調(diào)研究。近年來，隨著我國高度重視社會主義生態(tài)文明建設(shè)，在考慮系統(tǒng)耦合時，越來越多的學(xué)者將環(huán)境作為主要的系統(tǒng)進行研究。其中，王成、程琳琳等[9-10]分別對鄉(xiāng)村與礦業(yè)城鎮(zhèn)的“三生”系統(tǒng)進行了耦合研究；張年、孫魯運、宋雄偉、馬勇等[11-14]對不同地區(qū)的旅游經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境進行了協(xié)調(diào)性研究；程琳琳、趙安周等[10，15]在對系統(tǒng)耦合度研究時引入障礙度分析，根據(jù)障礙度分析，得到影響系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的障礙因子，從而可以及時調(diào)整相關(guān)的政策以及相應(yīng)的指標。

2021 年，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導(dǎo)意見》，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系已經(jīng)成為我國未來發(fā)展的新目標。為此，在前人的研究基礎(chǔ)上，在生態(tài)系統(tǒng)研究中引入新的指標碳排放量，并采用熵權(quán)法計算各子系統(tǒng)權(quán)重，利用耦合協(xié)調(diào)度模型，系統(tǒng)地分析西部陸海新通道沿線省(區(qū)市)經(jīng)濟發(fā)展、交通系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性，結(jié)合障礙度模型計算影響西部陸海新通道協(xié)調(diào)性的影響因子，為制定協(xié)調(diào)發(fā)展的決策和措施提供依據(jù)。

1 耦合協(xié)調(diào)度模型與障礙度模型構(gòu)建

1.1 耦合協(xié)調(diào)度模型

（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理。由于統(tǒng)計原始數(shù)據(jù)存在量綱和取值區(qū)間的差異，需要先對所選數(shù)據(jù)進行標準化處理。將第x個子系統(tǒng)中影響系統(tǒng)有序程度的第y個階次參數(shù)用lxy表示。假設(shè)多屬性決策矩陣L如下。

式中：為評價指標的標準化值；lxy為第x個評價對象的第y項評價指標值；maxlxy，minlxy分別為原始評價指標值的最大值和最小值。

（2）熵權(quán)法賦權(quán)。熵權(quán)法可以通過計算熵值來判斷一個事件的隨機性及無序程度，也可以用熵值來判斷某個指標的離散程度，指標的離散程度越大，該指標對綜合評價的影響(權(quán)重)越大，其熵值越小。利用熵權(quán)法來計算交通子系統(tǒng)、經(jīng)濟子系統(tǒng)及環(huán)境子系統(tǒng)中各項指標的權(quán)重，為多個指標的綜合評價提供依據(jù)。

式中：Pxy為不同參數(shù)在系統(tǒng)中的權(quán)重；Qx為指標的信息熵值，0 ≤Qx≤1；wy為信息熵冗余度；γxy為第x個子系統(tǒng)的第y個階次參數(shù)的權(quán)重，且滿足；常數(shù)k=1/lnm，其中m為評價對象的個數(shù)；n為評價指標的個數(shù)。

（3）耦合協(xié)調(diào)度計算。耦合協(xié)調(diào)度模型用于分析事物的協(xié)調(diào)發(fā)展水平。耦合度指兩個或兩個以上系統(tǒng)之間的相互作用影響，實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展的動態(tài)關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以反映系統(tǒng)之間的相互依賴相互制約程度。協(xié)調(diào)度指耦合相互作用關(guān)系中良性耦合程度的大小，它可體現(xiàn)出協(xié)調(diào)狀況的好壞。借鑒蔣慧峰[7]的系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展評價模型，其計算方法如下。

式中：uxy(lxy)為階次參數(shù)lxy對第x個評價對象的第y項評價指標值的貢獻大小；αxy為階次參數(shù)lxy在子系統(tǒng)各指標中的取值上限；βxy為階次參數(shù)在子系統(tǒng)各指標中的取值下限；ux(lx)為第x個子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)；ux(lxy)為階次參數(shù)lxy對第x個子系統(tǒng)的貢獻值。

式中：C為耦合度；T為綜合評價值；D為耦合協(xié)調(diào)度；α，β，θ為待定系數(shù)，一般α，β，θ分別取值1/3；u1(l1)為區(qū)域經(jīng)濟子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)；u2(l2)為交通運輸子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)；u3(l3)為生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)。

當耦合度C值越大，說明系統(tǒng)間的相互作用越大，耦合協(xié)調(diào)度D值介于[0，1]之間，該值越大說明系統(tǒng)間協(xié)調(diào)程度越高，相反則越低。耦合協(xié)調(diào)度評價標準如表1 所示。

1.2 障礙度模型

障礙度模型可以診斷出影響耦合協(xié)調(diào)性的阻力因素。對影響運輸通道區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境的主要障礙因素進行診斷和分析，可以有效制定和調(diào)整相關(guān)省市的交通運輸與生態(tài)環(huán)境的發(fā)展政策。障礙度的大小可以表示各指標對子系統(tǒng)影響程度的高度[15]。

式中：Vxy為指標偏離度，指單個指標與目標之間的差值；Mxy為障礙度，表示各指標對研究對象協(xié)調(diào)水平的阻礙程度；Ux為因子貢獻度，表示各指標對總目標的影響程度，通常用權(quán)重系數(shù)來表示；Nxy為系統(tǒng)層指標的阻礙程度。

2 實證分析

2.1 區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)評價指標及其權(quán)重

借鑒已有研究成果[9-15]，選取使用頻率較高的指標，并結(jié)合西部陸海新通道各省(區(qū)市)實際情況，以及數(shù)據(jù)可獲取性和指標體系的可操作性，構(gòu)建了區(qū)域經(jīng)濟、交通運輸、生態(tài)環(huán)境3 個子系統(tǒng)6類準則層共21 項指標的評價體系，在生態(tài)系統(tǒng)層引入了新的環(huán)境指標碳排放量。其中，碳排放量指標通過《中國能源統(tǒng)計年鑒》獲得西部陸海新通道沿線省(區(qū)市)的標準煤數(shù)據(jù)，并采用文獻[16]的計算方法，從而得到碳排放量數(shù)據(jù)。由于西部陸海新通道主要以公路和鐵路運輸為主，故交通運輸子系統(tǒng)中的客運量、旅客周轉(zhuǎn)量、貨運量、貨物周轉(zhuǎn)量主要選取公路和鐵路數(shù)據(jù)。運用公式 ⑴和公式 ⑵ 對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，再通過公式 ⑶ 至公式 ⑹ 計算得出西部陸海新通道的相關(guān)指標權(quán)重。區(qū)域經(jīng)濟、交通運輸與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度評價指標及其權(quán)重如表2 所示。

2.2 區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)與耦合協(xié)調(diào)度分析

基于表2 中的權(quán)重數(shù)據(jù)，根據(jù)公式 ⑺ 和公式⑻ 計算得到西部陸海新通道各子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)，再運用公式 ⑼ 至公式 ⑾ 分別計算西部陸海新通道的耦合度C、綜合發(fā)展指數(shù)T及耦合協(xié)調(diào)度D。西部陸海新通道區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)及其類型如表3 所示。

表2 區(qū)域經(jīng)濟、交通運輸與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)度評價指標及其權(quán)重Tab.2 Evaluation index and weights of coordination degree of transportation,regional economy,and ecological environment

通過表3 可知，西部陸海新通道2010—2019 年的綜合發(fā)展指數(shù)T總體呈現(xiàn)遞增趨勢。在2010—2019 年期間，西部陸海新通道交通運輸子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)呈不規(guī)則波動；區(qū)域經(jīng)濟子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)呈穩(wěn)步上升趨勢；生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)的綜合發(fā)展指數(shù)呈現(xiàn)V 型發(fā)展趨勢，其中生態(tài)環(huán)境指數(shù)從2016 年呈現(xiàn)驟漲，這主要是由于2015 年中共中央、國務(wù)院印發(fā)《生態(tài)文明體制改革總體方案》，對生態(tài)環(huán)境提出了更高的發(fā)展要求。隨著區(qū)域經(jīng)濟的快速發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境的快速改善，其協(xié)調(diào)類型經(jīng)歷了經(jīng)濟滯后型—生態(tài)滯后型—交通滯后型的轉(zhuǎn)變。西部陸海新通道的耦合協(xié)調(diào)度從2010—2019 年與耦合度C、綜合發(fā)展指數(shù)T均呈現(xiàn)遞增趨勢，從中度失調(diào)變?yōu)橹屑墔f(xié)調(diào)，表明西部陸海新通道區(qū)域經(jīng)濟、交通運輸以及生態(tài)環(huán)境之間的相互作用越來越大，系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度也越來越高，但西部陸海新通道整體的系統(tǒng)協(xié)調(diào)性還有很大的提升空間。

表3 西部陸海新通道區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境綜合發(fā)展指數(shù)及其類型Tab.3 Comprehensive development index and types of regional economy,transportation,and ecological environment of New Western Land-Sea Corridor

隨著2021 年《國家立體綜合交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》發(fā)布，西部陸海新通道沿線城市的交通將迎來新的機遇與挑戰(zhàn)。重慶、貴州、廣西作為西部陸海新通道的主干道，其發(fā)揮著協(xié)調(diào)周邊省市貨物運輸?shù)闹匾饔?，甘肅、陜西、云南、四川為西部陸海新通道的重要組成部分，陜西與甘肅是中歐班列的重要節(jié)點，四川不僅是中歐班列的重要節(jié)點，也是泛亞鐵路的重要節(jié)點，廣西是面向東盟的重要門戶。西部陸海新通道起到了北連“絲綢之路”，南接“海上絲綢之路”的作用。西部陸海新通道不僅需要整體協(xié)調(diào)，其內(nèi)部的各省(區(qū)市)之間也需要相互協(xié)調(diào)，才能讓新通道發(fā)揮最大的優(yōu)勢。

2.3 區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境障礙度分析

運用公式 ⑿ 計算得到指標偏離度，再將指標偏離度及表2 中的權(quán)重代入公式 ⒀ 計算出西部陸海新通道的障礙度。對每年度障礙度數(shù)值最大的5個指標進行排序，統(tǒng)計出影響西部陸海新通道耦合協(xié)調(diào)度的主要影響因子。西部陸海新通道障礙指標排序及其障礙度如表4 所示。西部陸海新通道協(xié)同性水平提升的主要因素包括旅客周轉(zhuǎn)量(7 次)、郵政業(yè)收入(7 次)、客運量(6 次)、二氧化硫排放量(6 次)、鐵路營業(yè)里程(4 次)、碳排放量(4 次)、第二產(chǎn)業(yè)占GDP 比重(4 次)、第三產(chǎn)業(yè)占GDP 比重(4 次)、工業(yè)煙(粉)塵排放量(3 次)、自然保護區(qū)面積(3 次)、園林綠地面積(1 次)及公園面積(1 次)。

表4 西部陸海新通道障礙指標排序及其障礙度 %Tab.4 Obstacle index ranking and obstacle degree of New Western Land-Sea Corridor

2010—2019 年影響西部陸海新通道協(xié)調(diào)性的主要障礙因子變化趨勢如圖1 所示。從圖1 可知，2010—2019 年影響西部陸海新通道協(xié)調(diào)性的主要障礙因子中，鐵路營業(yè)里程、郵政業(yè)收入、第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重及二氧化硫排放量逐年降低，而客運量、旅客周轉(zhuǎn)量、第二產(chǎn)業(yè)占GDP 比重及碳排放量呈現(xiàn)上升趨勢，表明未來影響西部陸海新通道區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境三者協(xié)調(diào)發(fā)展的主要障礙因子為客運量、旅客周轉(zhuǎn)量、第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重及碳排放量。

圖1 2010—2019 年影響西部陸海新通道協(xié)調(diào)性的主要障礙因子變化趨勢Fig.1 Change trend of main obstacle factors affecting the coordination of New Western Land-Sea Corridor from 2010 to 2019

在各省(區(qū)市)進行交通運輸規(guī)劃時，除了考慮對當?shù)亟?jīng)濟的影響程度，同時應(yīng)考慮交通建設(shè)對當?shù)氐沫h(huán)境影響。西部陸海新通道從2015—2019 年間處于交通滯后型，由于新通道主要覆蓋西部地區(qū)以及西南部地區(qū)，獨特的地理特性導(dǎo)致交通基礎(chǔ)建設(shè)相對困難，同時，影響西部陸海新通道區(qū)域經(jīng)濟子系統(tǒng)的主要障礙因子為第二產(chǎn)業(yè)占GDP 比重，從而也增加了西部陸海新通道總體碳排放量。

3 結(jié)論與建議

對西部陸海新通道2010—2019 年區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境三者耦合協(xié)調(diào)度關(guān)系及障礙因子進行實證分析，結(jié)論如下：①從西部陸海新通道的綜合發(fā)展水平來看，其經(jīng)歷了經(jīng)濟滯后型—生態(tài)滯后型—交通滯后型的轉(zhuǎn)化，其中交通運輸?shù)陌l(fā)展對經(jīng)濟影響較大，同時也對生態(tài)環(huán)境造成了一定的負面影響。②西部陸海新通道區(qū)域經(jīng)濟-交通運輸-生態(tài)環(huán)境的耦合協(xié)調(diào)度經(jīng)歷了中度失調(diào)—初級協(xié)調(diào)—中級協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)變，總體的耦合協(xié)調(diào)性仍有很大提升空間。③通過障礙度分析得到客運量、旅客周轉(zhuǎn)量、第二產(chǎn)業(yè)占GDP 比重及碳排放量對西部陸海新通道未來的協(xié)調(diào)性影響較大。

為了提高西部陸海新通道生態(tài)環(huán)境、交通運輸與區(qū)域經(jīng)濟的協(xié)調(diào)性突破優(yōu)質(zhì)耦合協(xié)調(diào)，提出以下對策建議。

（1）加強交通建設(shè)，提升運輸水平。2016—2019 年西部陸海新通道處于交通運輸滯后型發(fā)展，因此需要加強交通建設(shè)，尤其是公路與鐵路的建設(shè)，聯(lián)通省內(nèi)各城市之間的交流，并加強與鄰近省份之間的公路、鐵路建設(shè)，依托西部陸海新通道提升貨物運輸量，促進經(jīng)濟發(fā)展。

（2）發(fā)展綠色經(jīng)濟，優(yōu)化內(nèi)部協(xié)同。通過障礙度分析可知，環(huán)境因子對西部陸海新通道的協(xié)調(diào)性影響較為明顯。因此，在加強公路、鐵路建設(shè)的同時，應(yīng)以綠色經(jīng)濟為指導(dǎo)，做到和諧、可持續(xù)發(fā)展，以高新技術(shù)為支撐，將市場化與生態(tài)化相結(jié)合。綜合評估省內(nèi)自然條件、地理環(huán)境的優(yōu)勢與劣勢，優(yōu)化省內(nèi)發(fā)展不協(xié)調(diào)的指標并提升省內(nèi)與外界的聯(lián)系與溝通。

（3）推動城市群建設(shè)，達成外部協(xié)同。運輸通道的基礎(chǔ)建設(shè)與經(jīng)濟發(fā)展及生態(tài)環(huán)境之間相輔相成，西部陸海新通道涉及眾多省(區(qū)市)，除了每個省市內(nèi)部要協(xié)同發(fā)展以外，還應(yīng)將運輸通道作為一個整體進行分析研究，由城市群帶動周邊城市的綜合發(fā)展。因此，應(yīng)加快推動城市群建設(shè)，以成渝城市群為中心，黔中城市群、北部灣城市群為南向集群，蘭西城市群、關(guān)中城市群為北向集群，互相聯(lián)動，互相交流，帶動周邊城市的基礎(chǔ)建設(shè)及經(jīng)濟建設(shè)，加強城市之間的貨物流動，從而整體提高交通運輸?shù)母哔|(zhì)量發(fā)展。

（4）加強成渝中心化，促進通道互聯(lián)互通。西部陸海新通道是我國的戰(zhàn)略通道，是中新戰(zhàn)略互聯(lián)互通的重要組成部分，其中成渝雙城經(jīng)濟圈是4 個貿(mào)易通道的核心，北連中歐班列，南接“海上絲綢之路”，西承泛亞鐵路，東倚長江經(jīng)濟帶，交通基礎(chǔ)建設(shè)尤為重要，因此加強成渝經(jīng)濟圈的中心化，是盤活西南經(jīng)濟的重要策略。

運輸通道的協(xié)調(diào)研究是個復(fù)雜的系統(tǒng)問題，影響通道協(xié)調(diào)性的因素和指標很多，因此需要進一步建立更完善的指標評價體系，運用更多的科學(xué)工具，對協(xié)調(diào)性進行更全面的研究。